خودروسازان به طور فزاینده ای به آلومینیوم برای کاهش وزن روی می آورند

صنعت خودروسازی در حال گذراندن یک تحول عمیق در مواد است و آلومینیوم به عنوان یک بازیگر کلیدی در کاربردهای سبک وزن و با کارایی بالا ظاهر می شود. از پانل های بدنه گرفته تا اجزای موتور و حتی محفظه های باتری، نقش آلومینیوم در تولید خودرو همچنان در حال گسترش است. آلومینیوم دقیقاً چگونه در حال شکل دادن به خودروهای مدرن است و آینده آن چه خواهد بود؟

استفاده از آلومینیوم در تولید خودرو شاهد رشد قابل توجهی بوده است که در درجه اول ناشی از مقررات سختگیرانه تر جهانی انتشار گازهای گلخانه ای و تقاضا برای بهبود راندمان سوخت است. خودروسازان با فشار فزاینده ای برای کاهش وزن خودرو، افزایش اقتصاد سوخت و به حداقل رساندن انتشار گازهای گلخانه ای مواجه هستند. خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد آلومینیوم آن را به یک راه حل ایده آل برای پاسخگویی به این چالش ها تبدیل می کند.

بخش خودرو همچنان کانون اصلی کاهش مونوکسید کربن و سایر انتشار گازهای گلخانه ای برای رسیدگی به نگرانی های زیست محیطی است. انتظار می رود سیاست گذاران مشوق های بیشتری را برای ترویج توسعه خودروهای پایدار معرفی کنند، جایی که آلومینیوم نقش مهمی در دستیابی به این اهداف ایفا می کند.

این فلز همه کاره مقاومت در برابر خوردگی عالی را ارائه می دهد و می تواند با عناصر مختلف آلیاژ شود تا خواص مکانیکی خاصی مانند رسانایی، شکل پذیری و مقاومت در برابر ضربه را بهینه کند. مهمترین سهم آلومینیوم در طراحی خودرو در نسبت استثنایی استحکام به وزن آن نهفته است که به اجزا اجازه می دهد یکپارچگی ساختاری خود را حفظ کنند و در عین حال جرم کلی خودرو را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. خودروهای سبک تر مستقیماً به بهبود راندمان سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای تبدیل می شوند. علاوه بر این، قابلیت بازیافت آلومینیوم آن را به یک انتخاب مسئولانه از نظر زیست محیطی تبدیل می کند.

وسایل نقلیه الکتریکی نشان دهنده یک جهت سرمایه گذاری عمده برای صنعت هستند، اما با چالش های خاصی در رابطه با سیستم های باتری سنگین و برد محدود مواجه هستند. برای جبران این موضوع، تولیدکنندگان به مواد سبک وزن و با استحکام بالا نیاز دارند تا جایگزین اجزای فولادی سنتی شوند. آلومینیوم به عنوان جایگزین ترجیحی ظاهر شده است، با کاربردهایی در ساختارهای بدنه، سیستم های شاسی و سایر مناطق حیاتی که به جبران وزن باتری و افزایش برد رانندگی کمک می کند.

دانشمندان و مهندسان مواد همچنان در حال توسعه آلیاژهای آلومینیوم پیشرفته با استحکام بیشتر، شکل پذیری بهبود یافته و مقاومت در برابر خوردگی برتر هستند. این نوآوری ها نیازهای فزاینده خودروسازان برای مواد با کارایی بالا را برآورده می کند و در عین حال انعطاف پذیری طراحی بیشتر و پیشرفت های تکنولوژیکی در توسعه خودرو را امکان پذیر می کند.

آلومینیوم برای اولین بار در اوایل قرن بیستم در کاربردهای خودرو ظاهر شد، که در درجه اول به دلیل ویژگی های شکل دهی عالی آن برای پانل های بدنه استفاده می شد. با این حال، هزینه های تولید و قابلیت های تولید محدود در ابتدا مانع از پذیرش گسترده آن شد. یک پیشرفت قابل توجه در سال 1961 رخ داد، زمانی که خودروساز بریتانیایی لندرور یک بلوک موتور آلومینیومی V-8 را معرفی کرد و راه را برای گسترش آلومینیوم به سایر اجزای حیاتی از جمله چرخ ها، ریخته گری های انتقال، سرسیلندرها و قطعات تعلیق هموار کرد.

امروزه، آلومینیوم همچنان ماده انتخابی برای بدنه خودرو است، درست همانطور که برای اولین بار معرفی شد. پیشرفت ها در فناوری جوشکاری و فرآیندهای تولید، همراه با طیف گسترده ای از آلیاژهای تخصصی، آلومینیوم را برای کل ساختارهای خودرو و سیستم های پیشرانه قابل اجرا کرده است.

وسایل نقلیه مدرن از حدود 25000 قطعه مجزا تشکیل شده اند که بسیاری از آنها را می توان از آلومینیوم ساخت. توانایی این فلز در تشکیل آلیاژهای متنوع با خواص شیمیایی و مکانیکی متفاوت، امکان استفاده از آن را در چندین کاربرد فراهم می کند. آلیاژهای آلومینیوم اولیه مورد استفاده در تولید خودرو عبارتند از:

• 1100، 2024، 3003، 3004، 3105 برای اجزای ساختاری
• 4032، 5005، 5052، 5083 برای پانل های بدنه
• 5182، 5251، 5754، 6016 برای سیستم های شاسی
• 6061، 6181، 7003، 7046 برای اجزای پیشرانه

بدنه های آلومینیومی ساختار سبک وزن را بدون به خطر انداختن استحکام یا ایمنی ارائه می دهند. آلیاژهای ترجیحی برای کاربردهای بدنه مقاومت در برابر خوردگی عالی، کیفیت سطح نهایی و ماشین کاری را نشان می دهند.

• پانل های بیرونی: کاپوت، پانل های ربع، گلگیرها، سپرها
• عناصر ساختاری: ستون ها، ریل های سقف، درب صندوق عقب
• اجزای درب: لولا، قفل، دستگیره

در حالی که آلومینیوم رسانایی کمتری نسبت به مس دارد، وزن سبک تر آن را برای برخی از کاربردهای الکتریکی مفید می کند.

• دسته سیم (آلیاژ 1350)
• سیستم های روشنایی و حسگر
• ابزار دقیق و کنترل

• قاب صندلی و ساختارهای نصب
• مونتاژ کف
• اجزای عایق حرارتی

اجزای حیاتی پیشرانه به آلیاژهایی با استحکام برتر، مقاومت در برابر خستگی و قابلیت جوشکاری نیاز دارند.

• بلوک های موتور و سرسیلندر
• محفظه های انتقال
• اجزای تعلیق
• سیستم های ترمز

همانطور که فناوری خودرو همچنان در حال تکامل است، کاربردهای آلومینیوم بیشتر به محفظه های باتری، اجزای موتور و سایر زمینه های نوظهور گسترش می یابد. پیشرفت های مداوم در توسعه آلیاژ، عملکرد مواد را برای پاسخگویی به نیازهای فزاینده تولیدکنندگان افزایش می دهد. آلومینیوم رهبری خود را در ابتکارات سبک سازی خودرو حفظ خواهد کرد و در عین حال از گذار صنعت به سمت راه حل های تحرک پایدار حمایت می کند.